DE102008019576A1

DE102008019576A1 - System und Verfahren zur Hybridmotorverstärkung

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Publication number: DE102008019576A1
Application number: DE102008019576A
Authority: DE
Inventors: James M. Cerritos Nagashima; Brian A. Torrance Welchko; Peter J. Bloomfield Hills Savagian
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2008-11-27
Also published as: US7579792B2; CN101295957A; US20080258655A1; CN101295957B

Abstract

Ein elektrisches System für ein Fahrzeug umfasst eine Energiequelle, die elektrische Energie an einen ersten und einen zweiten Elektromotor liefert. Jeder Motor weist zwei oder mehr Wicklungen auf, und jede Wicklung weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Ein Verstärkungsglied, wie zum Beispiel eine Batterie oder ein Kondensator, ist ausgestaltet, um elektrische Energie für ein nachfolgendes Abrufen und Verwenden durch einen der Elektromotoren zu speichern. Eine erste Wechselrichterschaltung umfasst eine erste Gruppe von Schaltern, wobei jeder der ersten Gruppe von Schaltern eines der ersten Enden der Wicklungen mit der Energiequelle koppelt. Eine zweite Wechselrichterschaltung umfasst eine zweite Gruppe von Schaltern, wobei jeder eines der zweiten Enden der Wicklungen mit dem Verstärkungsglied koppelt. Ein Controller ist so gekoppelt, dass er jeden Schalter der ersten und zweiten Gruppen von Schaltern aktiviert, um es dadurch zu ermöglichen, dass die elektrische Energie auf dem Verstärkungsglied abgelegt und von dort abgerufen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Elektromotoren, und sie betrifft insbesondere Verstärkungssysteme für Elektromotoren, die beispielsweise in Hybridfahrzeugen eingesetzt werden.
HINTERGRUND
Bei einem von Gleichstrom angetriebenen Elektromotorsystem, zum Beispiel einem Hybridfahrzeugsystem mit einem oder mehreren Elektromotoren, wird die Systemleistung typischerweise durch ein Vergrößern des Motors, Hinzufügen zusätzlicher Magnete zu dem Motor, oder Erhöhen der verfügbaren DC-Spannung, zum Beispiel mit einem herkömmlichen verstärkenden DC/DC-Wandler erhöht. Ein größerer Motor nimmt jedoch typischerweise zusätzlichen Raum ein, zusätzliche Magnete sorgen im Allgemeinen für zusätzliche Komplexität und zusätzliches Gewicht, und ein Erhöhen der verfügbaren DC-Spannung belastet im Allgemeinen den Motor mit einem höheren Nennstrom. Zusätzliche Leistung, die durch herkömmliche Verstärkungstechniken bereitgestellt wird, wird folglich in der Regel durch ein oder mehrere Nachteile beeinträchtigt.
In letzter Zeit wurden Wechselrichterschaltungen entworfen, um die in einem Elektromotorsystem bereitgestellte Leistung zu erhöhen. Zum Beispiel kann eine herkömmliche Wechselrichtertopologie mit sechs Schaltern und drei Schenkeln die Leistung eines Systems erhöhen, das einen oder mehrere dreiphasige Motoren umfasst, bei dem die DC-Verbindung über einen Abschnitt von Leitung zu Leitung der dreiphasigen Motoren verbunden ist. Jedoch weist auch diese Topologie typischerweise Beschränkungen bei ihrer Fähigkeit zur Erhöhung der verfügbaren Leistung und/oder zur Verringerung des Nennstroms des Wechselrichters auf.
Entsprechend ist es wünschenswert, eine verbesserte Wechselrichtertopologie zum Erzielen eines Leistungsanstiegs aus einem System mit mehreren Motoren bereitzustellen, ohne das System komplexer zu machen oder die Motorgröße zu erhöhen. Darüber hinaus werden weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem voranstehenden technischen Gebiet und Hintergrund offenbar werden.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen umfasst ein elektrisches System für ein Fahrzeug entsprechend eine Energiequelle, die elektrische Energie an einen ersten und einen zweiten Elektromotor liefert. Jeder Motor weist zwei oder mehr Wicklungen auf, und jede Wicklung weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Ein Verstärkungsglied, wie zum Beispiel eine Batterie oder ein Kondensator, ist ausgestaltet, um elektrische Energie für ein nachfolgendes Abrufen und Verwenden durch einen der Elektromotoren zu speichern. Eine erste Wechselrichterschaltung umfasst eine erste Gruppe von Schaltern, wobei jeder der ersten Gruppe von Schaltern eines der ersten Enden der Wicklungen mit der Energiequelle koppelt. Eine zweite Wechselrichterschaltung umfasst eine zweite Gruppe von Schaltern, von denen jeder eines der zweiten Enden der Wicklungen mit dem Verstärkungsglied koppelt. Ein Controller ist gekop gelt, um jeden aus der ersten und der zweiten Gruppe von Schaltern zu aktivieren, um es dadurch zu ermöglichen, dass die elektrische Energie auf dem Verstärkungsglied platziert und von dort abgerufen wird. Weitere beispielhafte Ausführungsformen umfassen Techniken zum Verstärken der Leistung in einem elektrischen System mit mehreren Motoren.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die nachstehend in der genauen Beschreibung weiter ausgeführt sind. Diese Zusammenfassung ist nicht zur Kennzeichnung von Schlüsselmerkmalen oder wesentlichen Merkmalen des beanspruchten Gegenstands gedacht, und auch nicht zur Verwendung als ein Hilfsmittel bei der Ermittlung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anschließend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und
1 ein Schaltplan eines beispielhaften elektrischen Systems mit mehreren Motoren ist, das Verstärkungsmerkmale aufweist;
2 ein Schaltplan ist, der einen Schaltungspfad zur Übertragung elektrischer Energie von der Energiequelle an das Verstärkungsglied zeigt;
3 ein Schaltplan ist, der einen Schaltungspfad zum Abrufen von in dem Verstärkungsglied gespeicherter elektrischer Energie an einen Elektromotor zeigt;
4 ein Schaltplan ist, der einen alternativen Schaltungspfad zum Abrufen von in dem Verstärkungsglied gespeicherter elektrischer Energie zeigt; und
5 ein Schaltplan ist, der einen weiteren alternativen Schaltungspfad zum Abrufen von in dem Verstärkungsglied gespeicherter elektrischer Energie zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung betrifft allgemein Verfahren und Systeme zum Speichern und Verstärken der elektrischen Leistung, die in einem elektrischen System mit mehreren Motoren verfügbar ist, wie es bei vielen Hybrid-Kraftfahrzeugen, -Lastwagen und anderen -Fahrzeugen eingesetzt ist. In dieser Hinsicht ist die folgende genaue Beschreibung rein beispielhafter Natur und soll die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung nicht beschränken. Darüber hinaus ist es nicht beabsichtigt, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der nachfolgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander "verbunden" oder "gekoppelt" sind. In diesem Kontext bedeutet "verbunden", sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Ele ment/Knoten/Merkmal in einem mechanischen, logischen, elektrischen oder anderen geeigneten Sinn direkt verbunden ist (oder direkt damit kommuniziert). Gleichermaßen bedeutet "gekoppelt", sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element/Knoten/Merkmal in einem mechanischen, logischen, elektrischen oder anderen geeigneten Sinn direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert). Der Ausdruck „beispielhaft" wird im Sinne von „Beispiel" und nicht im Sinne von „Modell" verwendet. Ferner können, obwohl die Figuren beispielhafte Anordnungen von Elementen darstellen können, zusätzliche dazwischenkommende Elemente, Einrichtungen, Merkmale der Komponenten bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein.
Nun mit Bezug auf die Zeichnungsfiguren und zuerst mit Bezug auf 1 umfasst ein beispielhaftes elektrisches System 100, das zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, Lastwagen oder einem anderen Fahrzeug geeignet ist, entsprechend eine Energiequelle 108, die mit zwei oder mehreren Elektromotoren 102, 104 gekoppelt ist. Jeder Motor 102, 104 umfasst zwei oder mehr induktive Wicklungen 151–153, 154–156, die über Wechselrichterschaltungen 162 bzw. 168 schaltbar mit der Energiequelle 108 rückgekoppelt sind. Die entgegengesetzten Enden der Wicklungen 151–153, 154–156 sind über Wechselrichterschaltungen 164 bzw. 166 schaltbar mit einem Verstärkungsglied 110 gekoppelt. In der Praxis empfangen die verschiedenen Schalter in den Wechselrichterschaltungen 162, 164, 166, 168 Steuerungssignale 112 von einem Controller 106, um jeden der verschiedenen Schalter in einen geeigneten leitenden oder nichtleitenden Zustand zu versetzen. Durch ein schaltbares Verbinden des Verstärkungsglieds 110 mit der Energiequelle 108 durch die Wicklungen der Motoren 102 und 104 kann dann eine zusätzliche Leistung von dem Verstär kungsglied 110 gespeichert und anschließend zu geeigneten Zeitpunkten auf einen der Motoren 102, 104 aufgebracht werden.
Die Energiequelle 108 ist irgendeine Batterie, ein Generator, eine Brennstoffzelle oder eine andere Quelle elektrischer Energie. Im Allgemeinen entspricht die Energiequelle 108 einer herkömmlichen Hybridfahrzeugbatterie oder einer Reihe von Batterien, die dem System 100 Gleichstrom (DC) liefern. Obwohl die beiden Motoren 102, 104 in 1 so gezeigt sind, dass sie mit der gleichen Energiequelle 108 gekoppelt sind, kann in der Praxis jeder Motor 102, 104 mit einer separaten Energiequelle mit oder ohne einem gemeinsamen elektrischen Bezugspunkt (z. B. Masse) gekoppelt sein. Schutzkondensatoren 114 und/oder 116 können parallel geschaltet sein oder anderweitig mit der Energiequelle 108 in Verbindung stehen. Derartige Kondensatoren können, wenn sie vorhanden sind, eine Signalfilterung (z. B. zum Glätten einer Stromrestwelligkeit) und/oder andere Effekte bereitstellen.
Jeder Motor 102, 104 ist ein beliebiger Typ von Induktionsmotor oder Asynchronmotor oder dergleichen mit einer beliebigen Anzahl induktiver Wicklungen (z. B. Wicklungen 151–153 und 154–156), die einer beliebigen Anzahl elektrischer Phasen entsprechen. Die in 1 gezeigte Ausführungsform weist zum Beispiel drei elektrische Phasen auf, obwohl äquivalente Ausführungsformen zwei, vier oder eine beliebige andere Anzahl induktiver Phasen verwenden können. Die Motoren 102, 104 arbeiten gemäß herkömmlichen elektrischen Prinzipien. Durch ein abwechselndes Verbinden der verschiedenen Wicklungen 151–156 mit der Energiequelle 108 können beispielsweise verschiedene elektrische Pfade gebildet und ggf. verändert werden, um ein mechanisches Drehmoment zu erzeugen, das auf eine beliebige Anzahl von Rädern, Schwungrädern oder anderen mechanischen Lasten aufgebracht wird.
Die Wechselrichterschaltungen 162, 164, 166 und 168 umfassen entsprechend eine beliebige Anzahl von Transistoren, Schaltelementen, Relais' oder anderen Schaltern 121–144, die zur Kopplung eines oder mehrerer Enden der Wicklungen 151–156 miteinander, mit der Energiequelle 108 und/oder ggf. dem Verstärkungsglied 110 in der Lage sind. Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die Schalter 121–144 mit Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs), Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und/oder dergleichen implementiert. Derartige Transistoren stellen typischerweise einen gemeinsamen Anschluss (z. B. einen Basis- oder Gateanschluss) bereit, der auf eine relativ hohe oder niedrige Spannung angesteuert werden kann, um dadurch eine elektrische Leitfähigkeit zwischen den restlichen Anschlüssen der Einrichtung zu aktivieren. Beispiele eines "zweiendigen" Wechselrichterschaltkreises und verschiedener Verfahren zum Betreiben derartiger Schaltungen sind in US-Patent Nr. 7,154,237 enthalten, obwohl bei alternativen Ausführungsformen beliebige andere Wechselrichterschaltkreise und/oder Betriebstechniken auf äquivalente Weise angewendet werden können. Der Einfachheit halber kann es sein, dass die Schaltungen 162 und 168 in diesem Kontext als ein einziger Wechselrichter beschrieben sind, da diese beiden Schaltungen hauptsächlich mit einem Koppeln der Motorwicklungen 151–156 mit beiden Seiten der Energiequelle 108 beschäftigt sind. Auf ähnliche Weise kann es sein, dass die Schaltungen 164 und 166 als ein einziger Wechselrichter bezeichnet sind, da diese beiden Schaltungen hauptsächlich mit den Seiten der Wicklungen 151–156 beschäftigt sind, die nicht direkt mit der Energiequelle 108 gekoppelt sind, sondern stattdessen mit dem Verstärkungsglied 110 gekoppelt sein können.
Der Controller 106 ist eine beliebige Einrichtung, ein beliebiges Modul, ein beliebiger Schaltkreis, eine beliebige Logik und/oder dergleichen mit der Fähigkeit zum Bereitstellen von Steuersignalen 112 an die verschiedenen Komponenten der Wechselrichterschaltungen 162–168. Der Controller 106 kann mit einem herkömmlichen Mikroprozessor oder Mikrocontroller implementiert sein, welcher beispielsweise typischerweise Software- oder Firmwareanweisungen enthält, die in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen digitalen Speicher gespeichert sind. Bei anderen Ausführungsformen ist der Controller 106 mit programmierten Gatearrays (PGAs), Nachschlagetabellen oder anderen Logikschaltkreisen beliebiger Art implementiert. Obwohl es in 1 nicht gezeigt ist, kann der Controller 106 mit den Schaltern 121–144 über einen Multiplex/Demultiplex- oder einen anderen Decodierschaltkreis beliebigen Typs physisch gekoppelt sein, um die Anzahl von Logikkontakten oder anderen Ausgängen an dem Controller 106, die zur Bereitstellung der Signale 112 verwendet werden, zu verringern.
Das Verstärkungsglied 110 ist eine beliebige Einrichtung, ein beliebiges Modul oder eine andere Struktur, die zum Speichern und Freigeben von elektrischer Energie in der Lage ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Verstärkungsglied 110 ein Kondensator (z. B. ein sogenannter "Superkondensator" mit einer Kapazität in der Größenordnung von etwa 0,5–20 Farad). Bei anderen Ausführungsformen ist das Verstärkungsglied 110 mit einer Batterie, einer Brennstoffzelle, einem Schwungrad oder dergleichen implementiert. Das Verstärkungsglied 110 kann durch die verschiedenen Wicklungen 151–156 geladen und entladen werden, um die Relativspannung, die während eines Betriebs der Motoren 102, 104 an der Wicklung anliegt, zu erhöhen oder zu verringern. Zum Beispiel kann bei der in 1 gezeigten Ausführungsform von der Energiequelle 108 über eine beliebige der Wicklungen 151–156 durch eine Aktivierung und Deaktivierung verschiedener Schalter 121–144 in den Wechselrichter schaltungen 162–168 elektrische Energie auf das Verstärkungsglied 110 aufgebracht werden.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann jede der Wicklungen 151–156 durch die Wechselrichterschaltungen 162 bzw. 168 schaltbar entweder mit dem positiven oder mit dem negativen Anschluss der Energiequelle 108 gekoppelt werden, wodurch es möglich ist, dass jede volle Leitungsspannung (z. B. die volle Spannung, die von der Energiequelle 108 angelegt wird, B⁺, B^–, Masse oder eine beliebige andere angelegte Spannung) in beide Richtungen an eine beliebige Wicklung 151–156 angelegt wird. Beispielsweise koppeln die Schalter 121–123 jeweils die Wicklungen 151–153 schaltbar mit der positiven Spannungsseite (oder Primärseite) der Energiequelle 108, während die Schalter 124–126 jeweils die Wicklungen 151–153 mit der entgegengesetzten Seite (z. B. der negativen Seite oder Referenzseite) der Energiequelle 108 koppeln. Auf ähnliche Weise koppeln die Schalter 139–141 die Wicklungen 154–156 schaltbar mit der positiven Spannungsseite der Energiequelle 108, und die Schalter 142–144 koppeln die Wicklungen 154–156 mit der negativen Seite der Energiequelle 108. Zum Anlegen einer positiven oder negativen Spannung an einer speziellen Wicklung 151–156 kann dann einer oder mehrere Schalter, der/die der Wicklung zugeordnet ist/sind, aktiviert werden. Um beispielsweise die Wicklung 153 mit der positiven Seite der Energiequelle 108 zu koppeln, wird der Schalter 123 aktiviert, während die Schalter 121 und 122 typischerweise gesperrt bleiben, um zu verhindern, dass Strom in die Spulen 152 bzw. 151 eintritt. Auf ähnliche Weise kann die Wicklung 154 mit der entgegengesetzten Seite der Energiequelle 108 durch ein Aktivieren des Schalters 142 gekoppelt werden. Wieder kann eine beliebige der Wicklungen 151–156 an beiden Motoren 102, 104 entweder mit der primären oder der entgegengesetzten Seite der Energiequelle 108 gekoppelt werden, indem einfach die verschiedenen Schalter 121–126 und 139–144 betätigt oder nicht betätigt werden.
Die entgegengesetzten Enden der Wicklungen 151–156 können ggf. auf ähnliche Weise in einer beliebigen Art von Anordnung (z. B. einer Y-Kopplung) durch eine Betätigung und Nichtbetätigung der Schalter 127–138 miteinander gekoppelt werden. Zum Beispiel würde ein Aktivieren der Schalter 127, 128, 129 (oder der Schalter 130–132) die drei Wicklungen 151–153 in dem Motor 102 in eine "Y"-Anordnung versetzen. Die verschiedenen Schalter 127–138 in den Wechselrichterschaltungen 154, 166 sind ggf. auch dazu in der Lage, die Wicklungen 151–156 mit dem Verstärkungsglied 110 schaltend zu koppeln.
Durch ein Ablegen elektrischer Energie auf dem Verstärkungsglied 110 während eines Motorbetriebs kann die Energie für ein anschließendes Abrufen durch einen der Motoren 102, 104 gespeichert werden. Die verschiedenen Motorwicklungen 151–156 dienen dabei zum Trennen zweier effektiver Energiequellen (d. h. Quelle 108 und Verstärkungsglied 110), was es dem Verstärkungsglied 110 wiederum ermöglicht, als eine Quelle zusätzlicher Spannung zu dienen, die an eine beliebige Wicklung 151–156 angelegt wird. Jeder der Motoren 102, 104 kann das Verstärkungsglied 110 mit Energie versorgen, zum Beispiel durch herkömmliche Pulsweitenmodulationsverfahren, und die gespeicherte Energie steht anschließend beiden Motoren 102, 104 zum Erzeugen eines positiven oder negativen Drehmoments zur Verfügung. Verschiedene Techniken zum Ablegen elektrischer Energie auf und Abrufen derselben aus dem Verstärkungsglied 110 sind nachfolgend beschrieben.
Nun mit Bezug auf 2 umfasst eine beispielhafte Technik zum Ablegen elektrischer Energie auf dem Verstärkungsglied 110 entsprechend ein An ordnen des Verstärkungsglieds 110 in einer Schaltung mit der Energiequelle 108. Zum Beispiel wird durch ein Aktivieren der Schalter 123, 124, 127 und 132 ein Strompfad von dem primären Anschluss der Energiequelle 108 durch die Wicklung 153 und das Verstärkungsglied 110, zurück durch die Wicklung 151 an die entgegengesetzte Seite der Energiequelle 108 gebildet. Es sei angemerkt, dass ein beliebiger anderer Strompfad durch zwei beliebige Wicklungen 151–156 alternativ verwendet werden könnte, einschließlich beliebiger der Pfade, die in 3–5 gezeigt sind. Wenn das Verstärkungsglied 110 zu der Schaltung zugeschaltet wird, wird gegebenenfalls Ladung gespeichert. Die gespeicherte Ladung ist dann zum Entladen und/oder Wiederaufladen während eines anschließenden Betriebs der Motoren 102, 104 verfügbar.
3 und 4 zeigen zum Beispiel beispielhafte Techniken zum Einkoppeln des Verstärkungsglieds 110 in eine Schaltung, die Wicklungen 155 und 156 des Motors 104 umfasst. Diese Schaltungen könnten zeitlich so festgelegt sein, dass das Verstärkungsglied 110 geladen wird, oder dass Energie entladen wird, die zuvor auf irgendeine Weise gespeichert wurde. Zum Beispiel zeigt 3 die Schalter 134, 138, 140 und 144 in aktiviertem Zustand, um eine Schaltung 302 von der Energiequelle 108 durch die Wicklung 155 an das Verstärkungsglied 110 mit einem Rückkehrpfad durch die Wicklung 156 zurück zur Energiequelle 108 zu erzeugen. Wenn das Verstärkungsglied 110 zuvor geladen wurde, kann die Energie auf dem Verstärkungsglied über die Wicklung 156 entladen werden, wodurch die Spannung an der Wicklung erhöht wird, was zu einem zusätzlichen Drehmoment führt, das von dem Motor 104 erzeugt wird.
4 zeigt eine ähnliche Schaltung 402, bei der die Schalter 133 und 137 anstelle der Schalter 134 und 138 aktiviert sind; die Schalter 140 und 144 bleiben wie in 3 aktiviert. In der Anordnung von 4 wird die von dem Verstärkungsglied 110 aufgebrachte Energie jedoch umgekehrt, wodurch sie zur Verringerung der Spannung an der Wicklung 156 dient (oder alternativ zur Erhöhung der Spannung an der Wicklung 155).
Abschließend nun auf 5 Bezug nehmend sind die Schalter 121, 125, 129 und 131 in aktiviertem Zustand gezeigt, um eine Schaltung 502 durch die Wicklungen 152 und 153 zum Laden und/oder Entladen des Verstärkungsglieds 110 zu schaffen. Wie voranstehend angemerkt wurde, kann eine beliebige Anzahl von Schaltungen zum Laden und/oder Entladen der Energie, die auf dem Verstärkungsglied 110 gespeichert ist, formuliert und während eines Motorbetriebs angewandt werden. Jede dieser Schaltungen kann durch ein einfaches Anlegen von Steuerungssignalen 112 an die Schalter 121–144 erzeugt werden. Die Schalter können zum Beispiel durch ein einfaches Anlegen geeigneter Spannungen an die Basisoder Gateanschlüsse von Transistorschaltern, oder in Übereinstimmung mit einer beliebigen anderen Technik aktiviert und/oder deaktiviert werden. In dem Controller 106 können daher digitale Anweisungen in Software, Firmware oder einem beliebigen anderen Format ausgeführt werden, um geeignete Steuerungssignale 112 zu erzeugen, um den Zeitpunkt und die Abfolge derartiger Signale 112 zu steuern, und um den Betrieb von System 100 gegebenenfalls anderweitig zu lenken.
Die voranstehend beschriebenen Techniken können bei einer beliebigen Anzahl von Umgebungen und Anwendungen angewendet werden. In dem Kontext eines Fahrzeugs kann ein Verstärkungsschaltkreis in einem Hybridfahrzeug leicht angewandt werden, um ein "Verstärken" und/oder "Verkleinern" einer Spannung zwischen Elektromotoren zu ermöglichen. Ähnliche Konzepte können ggf. leicht in dem Kontext einer beliebigen Kraftfahrzeug-, Transport-, Luftfahrt-, Industrie- und/oder Umgebung angewendet werden.
Obwohl mehrere beispielhafte Ausführungsformen in der voranstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurden, ist festzustellen, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung der Erfindung in keiner Weise beschränken sollen. Stattdessen wird die voranstehende genaue Beschreibung Fachleuten eine brauchbare Anleitung zur Implementierung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen geben. Es ist zu verstehen, dass in der Funktion und Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren juristischen Äquivalenten offengelegt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7154237 [0018]

Claims

Elektrisches System, das umfasst: eine Energiequelle; einen ersten Elektromotor und einen zweiten Elektromotor mit jeweils mehreren Wicklungen, wobei jede der Wicklungen ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; ein zum Speichern elektrischer Energie ausgestaltetes Verstärkungsglied; eine erste Wechselrichterschaltung, die eine erste Vielzahl von Schaltern umfasst, wobei jeder der ersten Vielzahl von Schaltern eines der ersten Enden der Wicklungen mit der Energiequelle koppelt; eine zweite Wechselrichterschaltung, die eine zweite Vielzahl von Schaltern umfasst, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Schaltern eines der zweiten Enden der Wicklungen mit dem Verstärkungsglied koppelt; und einen Controller, der mit jedem der ersten und zweiten Vielzahl von Schaltern gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um jeden der ersten und zweiten Vielzahl von Schaltern zu aktivieren, um es dadurch zu ermöglichen, dass die elektrische Energie auf dem Verstärkungsglied abgelegt und von dort abgerufen wird.
System nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Wechselrichterschaltung jeweils einen ersten Abschnitt, der dem ersten Elektromotor zugeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt, der dem zweiten Elektromotor zugeordnet ist, umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die elektrische Energie von der Energiequelle durch den ersten Elektromotor an das Verstärkungsglied zu übertragen.
System nach Anspruch 3, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die elektrische Energie von dem Verstärkungsglied auf den zweiten Elektromotor aufzubringen.
System nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die elektrische Energie auf dem Verstärkungsglied abzulegen, indem einer der ersten Vielzahl von Schaltern und einer der zweiten Vielzahl von Schaltern aktiviert werden, wobei beide aktivierten Schalter mit einer gemeinsamen der mehreren Wicklungen gekoppelt sind, die dem ersten Elektromotor zugeordnet sind.
System nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die elektrische Energie auf dem Verstärkungsglied abzulegen, indem ein zweiter der ersten Vielzahl von Schaltern und ein zweiter der zweiten Vielzahl von Schaltern aktiviert werden, wobei beide zweiten aktivierten Schalter mit einer gemeinsamen zweiten der mehreren Wicklungen gekoppelt sind, die dem ersten Elektromotor zugeordnet sind.
System nach Anspruch 6, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die elektrische Energie von dem Verstärkungsglied abzurufen, indem ein dritter der ersten Vielzahl von Schaltern und ein dritter der zweiten Vielzahl von Schaltern aktiviert werden, wobei beide dritten aktivierten Schalter mit einer dritten gemeinsamen der mehreren Wicklungen gekoppelt sind, die dem zweiten Elektromotor zugeordnet sind.
System nach Anspruch 7, wobei der Controller ferner ausgestaltet ist, um die elektrische Energie von dem Verstärkungsglied abzurufen, indem ein vierter der ersten Vielzahl von Schaltern und ein vierter der zweiten Vielzahl von Schaltern aktiviert werden, wobei beide vierten aktivierten Schalter mit einer gemeinsamen vierten der mehreren Wicklungen gekoppelt sind, die dem zweiten Elektromotor zugeordnet sind.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Vielzahl von Schaltern eine erste Untergruppe von Schaltern, die alle mit einem positiven Anschluss der Energiequelle gekoppelt sind, und eine zweite Untergruppe von Schaltern umfasst, die alle mit einem negativen Anschluss der Energiequelle gekoppelt sind.
System nach Anspruch 1, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Schaltern von der Energiequelle durch mindestens eine der mehreren Wicklungen in entweder dem ersten oder dem zweiten Elektromotor elektrisch isoliert ist.
System nach Anspruch 1, das ferner einen Filterkondensator umfasst, der mit der ersten Wechselrichterschaltung parallel geschaltet ist.
System nach Anspruch 11, das ferner einen zweiten Filterkondensator umfasst, der mit der ersten Wechselrichterschaltung parallel geschaltet ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsglied eine Batterie umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsglied einen Kondensator umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei der Kondensator ein Superkondensator ist.
Elektrisches System für ein Fahrzeug, das eine Energiequelle, einen ersten Elektromotor und einen zweiten Elektromotor, die jeweils mehrere Wicklungen aufweisen, und jede der Wicklungen ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, und ein Verstärkungsglied umfasst, das ausgestaltet ist, um elektrische Energie zu speichern, wobei das elektrische System umfasst: ein erstes Wechselrichtermittel, das eine erste Vielzahl von Schaltern umfasst, von denen jeder eines der ersten Enden der Wicklungen mit der Energiequelle koppelt; ein zweites Wechselrichtermittel, das eine zweite Vielzahl von Schaltern umfasst, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Schaltern eines der zweiten Enden der Wicklungen mit dem Verstärkungsglied koppelt; und ein Mittel zum Aktivieren jedes der ersten und zweiten Vielzahl von Schaltern, um zu ermöglichen, dass die elektrische Energie von der Energiequelle über eine der Wicklungen des ersten Elektromotors an das Verstärkungsglied übertragen wird, und um ferner zu ermöglichen, dass die elektrische Energie von dem Verstärkungsglied auf den zweiten Elektromotor aufgebracht wird.
Bei einem elektrischen System für ein Fahrzeug, das eine Energiequelle, ein Verstärkungsglied, und erste und zweite Elektromotoren umfasst, die jeweils mehrere Wicklungen aufweisen, umfasst ein Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie die Schritte: Übertragen elektrischer Energie von der Energiequelle über eine erste und eine zweite Wicklung des ersten Motors an das Verstärkungsglied, um die elektrische Energie auf dem Verstärkungsglied zu speichern; und anschließendes Abrufen der elektrischen Energie aus dem Verstärkungsglied an den zweiten Motor, indem eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung des zweiten Motors mit dem Verstärkungsglied gekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Übertragens ein schaltendes Koppeln eines ersten Endes einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung des ersten Motors mit der Energiequelle und ein schaltendes Koppeln eines zweiten Endes der ersten und der zweiten Wicklung mit dem Verstärkungsglied umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Abrufens ein Schalten erster Enden einer dritten Wicklung und einer vierten Wicklung des zweiten Motors an die Energiequelle und zweiter Enden der dritten und der vierten Wicklung an das Verstärkungsglied umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Abrufens ein Aufbringen der elektrischen Energie von dem Verstärkungsglied auf den zweiten Motor auf eine Weise umfasst, die einer elektrischen Energie entgegenwirkt, die von der Energiequelle auf den zweiten Motor aufgebracht wird.